Signatures of Horndeski gravity on the Dark Matter Bispectrum
我们提出了一个详细的研究一般的Horn-deski类模型的二阶物质微扰。作为具有二阶运动方程的最一般的标量张量理论,它包括许多已知的引力和暗能量理论以及作为特定情况的宇宙学常数的广义相对论。这使我们能够估计的主导秩序的暗物质双谱产生的引力不稳定性在后期。我们参数化Bellini和Sawicki(2014)提出的一阶和二阶运动方程的演化,其中理论的自由函数假设与暗能量密度成正比。我们表明,这是不自然的,有大的10%(1%)的偏差的双谱引入更大的~ 30%(~ 5%)的偏差的线性增长率。考虑到测量的线性增长率有更高的信号噪声比双谱测量,这表明,Horndeski模型再现的膨胀历史和线性增长率的预测GR的暗物质双谱内核可以有效地模拟为标准的GR之一。另一方面,不能用偏差来解释的大的双谱偏差的观测将意味着扰动的演化与GR预测的演化强烈不同,或者引力理论是外来的(例如,打破弱等效原理)和/或微调。
2015-05-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Unique gravitational wave signatures of GLPV scalar-tensor theories
Leibniz University Hannover(汉诺威莱布尼茨大学);Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut(马克斯·普朗克引力物理研究所,阿尔伯特·爱因斯坦研究所);Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究院);Institute of Science Tokyo(东京科学大学);Yonsei University(延世大学)
研究GLPV理论中由标量原始涨落诱导的引力波,发现独特的标量-标量-张量相互作用,导致标量诱导张量模式的高阶导数,从而增强引力波产生,预测标量诱导引力波谱密度与频率成五次方关系。
2026-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Testing Horndeski Gravity from EHT Observational Results for Rotating Black Holes
事件视界望远镜(EHT)合作最近公布了超大质量黑洞M87* 的第一张图像,它展示了一个角直径为$θ_{d}=42 \pm 3 μas$的环,圆度偏差为$ΔC \leq 0.1$,并推断出黑洞质量为$M=(6.5 \pm 0.7) \times 10^9 M_\odot $。这提供了一个新的窗口,在强场制度的引力理论的测试,包括违反无毛定理的探测。人们普遍认为克尔度规描述了天体物理学中的黑洞,正如关键但未经检验的无毛定理所描述的那样。将Horndeski引力黑洞--除了Kerr黑洞的质量$M$和自旋$a$外,还具有额外的头发参数$h$--作为超大质量黑洞M87* 进行建模,我们观察到,为了成为一个可行的天体物理黑洞候选者,EHT结果约束了($a$,$h$)参数空间。然而,一个系统的偏差分析表明,旋转Horndeski黑洞的阴影可能会或可能不会捕获克尔黑洞的阴影,这取决于参数值;后者是在约束参数空间的相当大一部分的情况下,允许Horndeski引力和广义相对论在所述空间中是可区分的,并打开了可能性的潜在修改的克尔度量。
2022-06-16 gr-qc
Dark energy in Horndeski theories after GW170817: A review
中子星并合产生的引力波事件GW 170817与电磁波事件一起表明,对于红移$z<0.009$,引力波$c_t$的速度非常接近光速。这对在修正引力理论框架下构建的暗能量模型提出了严格的限制。我们回顾了标量-张量理论中的晚期宇宙加速模型,特别关注暗能量状态方程的演化和与宇宙增长历史相关的观测量。我们提供了一个规范准备制定的标量扰动充分Horndeski理论和估计与大尺度结构的演变,宇宙微波背景,和弱透镜采用所谓的准静态近似的模式深处的声音视界。根据$c_t$最近的观测界,我们还根据不同的结构形成模式将幸存的暗能量模型分为四类,并讨论了如何在观测上将它们彼此区分开来。特别是,标量场$ϕ$与形式为$G_4(ϕ) R$的Ricci标量$R$耦合的非极小耦合理论,包括$f(R)$引力,不仅可以从宇宙膨胀和增长历史中严格约束,而且可以从屏蔽引力耦合的变化中严格约束。积分萨克斯-沃尔夫信号与星系分布的互相关可以是一个关键的可观察到的放置边界的相对比率的立方伽利略密度总暗能量密度。引力波天文学的曙光将打开一个新的窗口,通过修正的张量微扰光度距离来进一步约束非最小耦合理论。
2019-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shift-symmetric Horndeski gravity in the asymptotic-safety paradigm
Horndeski引力是动力学暗能量现象学模型的热门竞争者,因此受到观测约束。在这项工作中,我们问Horndeski引力是否可以不仅仅是一个唯象模型,而是成为一个基本理论,它延伸到高能量尺度,包括量子效应。我们发现,在渐近安全的范式,紫外线完成一类简单的模型Horndeski重力是可以实现的,但强烈的约束耦合的理论。这些限制与动态暗能量并不相容。此外,我们发现一个类似的结果,在有效场论的方法,这类模型的Horndeski引力:假设没有新的强耦合物理低于普朗克尺度下,量子引力波动迫使Horndeski耦合太小,实现动力学暗能量的解释。
2023-03-21 gr-qc hep-th
Horndeski/Galileon black hole shadows
我们研究的渐近德西特分支静态球对称Horndeski/Galileon解决方案的观测签名。我们的分析表明,可能的偏差的光子球的大小从GR Schwarzshild解决方案相比,现代无线电干涉观测的分辨率消失。这些偏差被来自弱场观测的边界严重抑制。我们的结论是,阴影的大小不会是一个有用的特征来区分Horndeski/Galileon静态球对称时空在可预见的未来。
2016-10-24 gr-qc
Phenomenological Rotating Extension of Black Holes with Primary Scalar Hair: Shadow Signatures in Beyond Horndeski Gravity
University of Mazandaran(马赞德兰大学);Damghan University(达姆甘大学);Zhejiang Normal University(浙江师范大学);Khazar University(哈萨尔大学);National Observatory of Athens(雅典国家天文台);Universidad Católica del Norte(北方天主教大学);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
研究通过分析M87*的阴影特征,探讨了具有主标量发的旋转黑洞在超越Horndeski引力中的影响,发现标量发参数Q对阴影形态有显著影响,且当前观测未排除此类黑洞的存在。
2026-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Influences of tilted thin accretion disks on the observational appearance of hairy black holes in Horndeski gravity
本研究利用光线追踪方法,探究Horndeski引力中毛黑洞被倾斜薄吸积盘照亮时的230 GHz图像,发现标量毛参数减小会降低亮度并扩大内部阴影,且吸积盘倾角可模拟观测角,其进动可能导致光斑漂移,有助于区分毛黑洞与Schwarzschild黑洞。
2024-03-14 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Propagation of tensor perturbation in Horndeski-like gravity
本文探讨了配备两个dilaton场的Horndeski Lagrangian,通过研究张量扰动评估模型在引力波速度约束下的表现,结果表明该模型与观测约束一致。
2025-05-02 gr-qc hep-th
Constraints on dark energy models from the Horndeski theory
根据宇宙学的观测结果,我们研究了Horndeski引力理论中的暗能量模型。特别地,我们考虑了具有标量场的导数自相互作用和标量场与引力的导数耦合的宇宙学模型。我们选择的自相互作用项具有标量场的指数函数,具有正和负指数。对于具有正指数的函数,我们的结果表明,导数自相互作用项在晚时宇宙中起着重要的作用。另一方面,为了再现正确的宇宙历史,标量场和引力之间的导数耦合必须在辐射主导阶段占主导地位。然而,在目前的宇宙中,这种耦合的重要性被认为是微不足道的,因为它随着时间的推移急剧下降。此外,我们的模型估计的引力波的传播速度是在观测范围内,我们的模型满足观测约束的暗能量状态方程。
2020-05-21 gr-qc
Exploring cosmological imprints of phantom crossing with dynamical dark energy in Horndeski gravity
本文在 Horndeski 引力中构建含非最小耦合的动力学暗能量模型,实现无不稳定的幻影跨越与高红移负密度,并利用多类观测数据进行 MCMC 检验。
2025-02-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Radiative stability and observational constraints on dark energy and modified gravity
我们调查的Horndeski标量张量理论与发光传播的引力波(广泛讨论后的GW 170817)的辐射稳定性,并表明,在一般情况下,有一个紧张局势之间获得观测偏差从广义相对论(GR)在宇宙学和辐射稳定性的要求。以此为约束,我们讨论的子集的理论,能够逃避这一结论,并产生可观察到的,辐射稳定的偏离GR。我们发现几类理论,可以这样做,恢复已知的情况下,并确定几个额外的辐射稳定的情况下。最后,我们还提取了两个特别动机良好的辐射稳定类理论的宇宙学签名:移位对称理论和理论的标量和引力之间的共形耦合。我们发现,宇宙学参数的约束暗能量和修改后的重力参数,这两个类,我们明确计算使用的数据从普朗克,SDSS/BOSS和6dF调查,显着收紧相对于通用Horndeski理论。
2020-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Theoretical filters for shift-symmetric Horndeski gravities
University of Patras(帕特雷大学);National Technical University of Athens(雅典国立技术大学);Institute for Basic Science (IBS)(韩国基础科学研究院)
本文提出了一种基于Horndeski引力的理论滤波机制,通过构造精确解揭示了标量场在不同真空中的行为,为超越Horndeski引力的解空间研究提供了新方法。
2025-10-10 gr-qc hep-th
Horndeski stars
我们建立了一个修改的引力框架,这是由弱破缺伽利略对称性和质量项的理论的低能量极限定义的含时孤子的存在。这些是有限能量的规则真空配置,其特征在于由代表原点处标量自由度的振幅的单个连续参数表征。当中心场振幅很小时,物体与玻色子星是无法区分的。相反,增加振幅的中心值会触发有效理论中高阶导数算子的影响,导致偏离先前的解,直到理论变得强耦合和模型依赖。高阶算符是(超越)Horndeski理论的一部分,因此紧凑对象的名称。此外,伽利略非重整化定理的残余保证了这些解的存在性和性质不受量子修正的影响。最后,我们讨论了小的径向扰动下的线性稳定性,质量半径关系,紧凑性,最内层稳定的圆形轨道和光子球的外观,和一些天体物理的签名(吸积盘,引力辐射和透镜),可能是相关的证伪模型。
2021-10-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black hole dark matter from ultra-slow-roll inflation in Horndeski gravity
Aristotle University of Thessaloniki(萨洛尼卡亚里士多德大学);National Observatory of Athens(雅典国家天文台);University of Patras(帕特雷大学);Scuola Superiore Meridionale(南方高等学院);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Napoli(意大利国家核物理研究所那不勒斯分部);Universidad Católica del Norte(北天主教大学);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本文研究了Horndeski引力中超慢-roll膨胀机制,通过增强小尺度曲率扰动产生大量原初黑洞,其质量可解释暗物质的大部分丰度。
2026-08-04 astro-ph.CO gr-qc
Effect of primary scalar hair on black hole's strong lensing in Beyond Horndeski Gravity
该研究在超越Horndeski引力框架下,分析带原初标量毛黑洞的强引力透镜性质,结合事件视界望远镜观测数据对标量毛参数给出更精确约束,并发现满足约束的模型存在局域不稳定性。
2025-08-31 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Dark energy scenario consistent with GW170817 in theories beyond Horndeski gravity
四阶Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi(GLPV)理论是标量张量理论的一般框架,它允许在各向同性宇宙学背景下实现张量传播速度$c_t$等于1。我们提出了一个暗能量模型,在该模型中,晚期宇宙加速发生在一个简单的k-本质拉格朗日类似的鬼凝聚与立方和四次Galileons在GLPV理论的框架。我们表明,各种各样的变化的暗能量状态方程$w_{\rm DE}$包括进入区域$w_{\rm DE}<-1$可以实现不违反条件的鬼和拉普拉斯不稳定性的情况下。由于存在一个二次k-本质拉格朗日量$X^2$,避免了对物质时代跟踪状态方程$w_{\rm DE}=-2$的逼近,这一方法不受观测数据的支持.研究了$c_t^2=1$模型中非相对论性物质扰动的演化,证明了分别与牛顿引力势和弱引力透镜势有关的两个量$μ$和$Σ$实际上是等价的,使得$μ\simeq Σ>1$ .对于其中的偏差$w_{\rm DE}$从$-1$是显着的情况下,在较晚的宇宙学时期,$μ$和$Σ$的值往往是较大的低红移。我们还发现我们的暗能量模型可以与Horndeski理论中由于大质量天体内部引力定律的修正而产生的偏差参数$α_{\rm H}$的界限相一致。
2018-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing Gravity Using Galaxy Clusters: New Constraints on Beyond Horndeski Theories
超越霍恩代斯基类的替代引力理论允许不需要宇宙学常数的自加速de-Sitter宇宙学。这使它们成为$Λ$ CDM的可行替代品,因此,用广义相对论测试它们的小尺度预测是至关重要的。这些理论一般预测牛顿力定律和光在扩展物体内部的引力透镜的偏差。因此,通过同时拟合星系团的X射线和透镜轮廓,可以得到新的约束条件。在这项工作中,我们将这种方法应用于堆叠配置文件的58高红移($ 0.1<z<1.2$)集群使用X射线表面亮度配置文件从XMM集群调查和弱透镜配置文件CFHTLenS。通过执行多参数马尔可夫链蒙特卡罗分析,我们能够放置新的约束的参数,从牛顿定律$Υ_{1}=-0.11^{+0.93}_{-0.67}$和光弯曲$Υ_{2}=-0.22^{+1.22}_{-1.19}$的偏差。这两个约束都与广义相对论一致,其中$Υ_{1}=Υ_{2}=0$。我们在这里提出的第一个观测约束$Υ_{2}$,以及第一个河外测量这两个参数。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Selecting Horndeski theories without apparent symmetries and their black hole solutions
本文由广义 Kaluza-Klein 作用量导出球对称场方程的可积条件,识别无明显对称性的 Horndeski 理论,并构造由两个耦合常数刻画的带次生毛黑洞及一般解族。
2023-03-07 gr-qc hep-th
Constraints on Horndeski Theory Using the Observations of Nordtvedt Effect, Shapiro Time Delay and Binary Pulsars
不同的引力理论不仅改变了引力波的偏振成分,而且影响了恒星的运动和通过引力辐射辐射出去的能量。这些方面在观测数据中留下了印记,这使得广义相对论及其替代品的测试成为可能。本文利用激光测月实验和Cassini卫星的时间延迟数据,计算了Nordtvedt效应和Shapiro时间延迟,以约束Horndeski理论。用Isaacson方法求出了有效应力-能量张量。计算了双星系统的引力波辐射,推导了椭圆轨道下双星系统周期的变化。这些结果可以用来设置约束Horndeski理论与观测的二进制系统,如PSR J1738+0333。Horndeski理论的一些子类,特别是那些满足引力波速度限制从GW 170817和GRB 170817 A已获得的限制。
2018-03-22 gr-qc
Cosmological constraints and phenomenology of a beyond-Horndeski model
我们在Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi理论框架下研究了一个特定的暗能量模型的观测约束,该理论将Galileon鬼凝聚(GGC)扩展到超越Horndeski理论的领域.在这个模型中,我们表明,普朗克宇宙微波背景(CMB)的数据,结合重子声学振荡,Ia型超新星,和红移空间扭曲的数据集,给出了紧的上限$|α_{\rm H}^{(0)}| \le {\cal O}(10^{-6})$今天的超越Horndeski(BH)参数$α_{\rm H}$。这主要归因于宇宙学背景的早期变化和暗能量密度中$α_{\rm H}$占优势所引起的扰动引起的CMB声峰的移动。与$Λ$ -冷暗物质($Λ$ CDM)模型相比,BH模型抑制了由于立方伽利略子的存在而导致的大尺度积分萨克斯-沃尔夫(ISW)尾,并由于背景演化的不同而修正了小尺度CMB功率谱.我们发现,BH模型考虑适合的数据比$Λ$ CDM根据$χ^2$统计,但偏差信息准则(DIC)略倾向于后者。假设我们的BH模型与$α_{\rm H}=0$(即,GGC模型)比$Λ$ CDM更受青睐,即使是DIC,在当前的观测中也没有偏离Horndeski理论的特殊特征。
2019-09-16 astro-ph.CO gr-qc
Investigating strong gravitational lensing effects by suppermassive black holes with Horndeski gravity
在四次标量场Horndeski引力场中,研究了静态球对称黑洞在强场极限下的引力透镜效应.我们发现偏转角$α_D$、光子球半径$x_{ps}$和角位置$θ_{\infty}$的增加更快,而角间距$s$的增加更慢,但是第一图像的通量与所有其他图像的通量的比率$r_{mag}$随着头发$q$的大小的增加而迅速减小。我们还讨论了几个星系中心的超大质量黑洞的天体物理后果,并指出Horndeski引力下的黑洞可以定量地与Schwarzschild黑洞区分开来。值得注意的是,我们发现Horndeski引力中黑洞与它们的广义相对论(GR)对应物的偏差$Δθ_{\infty}$,对于超大质量黑洞Sgr A* 和M87,对于$q=-1$,分别可以达到$25.192~μ$和$18.92~μ$,而对于Sgr A*,$Δs$大约是$1.121~μ$,对于M87*,$0.8424~μ$大约是$0.8424~μ$。第一幅图像与所有其他图像的通量之比表明史瓦西图像比Horndeski引力下的黑洞的图像更亮,其中偏差$|Δr_{mag}|$高达3.082。结果表明,在Horndeski引力下对多毛黑洞的观测测试确实是可行的。
2021-10-28 gr-qc
Parameter Constraints on Traversable Wormholes within Beyond Horndeski Theories through Quasi-Periodic Oscillations
本研究在超越Horndeski理论框架下,通过分析微类星体和银河系中心的准周期振荡,约束了可穿越虫洞的喉部性质及引力参数,并利用MCMC方法确定了虫洞候选体的质量范围。
2024-03-13 gr-qc
Light rings and optical appearances of naked singularities, solitons, and black holes in beyond Horndeski gravity
Jiangxi Normal University(江西师范大学);Universität Oldenburg(奥尔登堡大学);Rajendra Singh Rawat Government Degree College(拉杰德拉·辛格·劳瓦特政府学院)
通过研究超越Horndeski引力中具有标量毛的致密物体的测地线结构和光学图像,发现视界数量与光学外观无直接对应,光子势和盘内缘主导图像特征。
2026-05-28 gr-qc hep-th
Cosmic magnification in beyond-Horndeski gravity
Botswana International University of Science and Technology(博茨瓦纳国际科学与技术大学);University of Cape Town(开普敦大学)
本文在超越Horndeski引力框架下,利用角功率谱研究了包含相对论修正的宇宙放大效应,发现常数与动态现象学在低高红移处信号表现不同,表明参数时间变化对识别引力真实特征至关重要。
2025-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational signatures of pre-inflationary and lower-dimensional effective gravity
几种解释引力相互作用的替代方法似乎表明,短距离的引力实际上是二维的。如果这是真的,并且发生维度跃迁的能量尺度是暴胀尺度的量级,那么研究原始微扰谱中的最终特征是合理的。在本文中,我们通过假设暴胀时代之前是宇宙的有效二维演化来研究这种可能性。我们模型的过渡模式匹配,我们表明,在这种情况下,没有观测签名预计在张量和标量功率谱,也不是在他们的比例。我们还表明,假设修改后的色散关系之前,两组四维模式之间的匹配导致类似的结果。
2012-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing beyond-Horndeski gravity on ultra-large scales
超越Horndeski的引力最近在暗能量范式中被重新表述--这被称为统一暗能量(UDE)。给定的UDE的演化方程似乎对应于一个非保守的暗能量方案,其中总能量动量张量是不守恒的。我们调查的背景宇宙学和,通过探测星系数计数的角功率谱的大规模的印记的UDE,在超大尺度上,照顾到包括完整的相对论性校正所观察到的过密度。背景演化表明,在早期宇宙中,只有小于普朗克质量的有效质量才能使给定理论的预测符合当前的观测约束。我们发现,有效的质量演化率参数,这驱动了UDE的演变,行为,以提高所观察到的功率谱,因此,相对论效应(在超大尺度上),通过扩大UDE的声音视界。相反,(超越)Horndeski参数和动力学的行为,以减少所观察到的功率谱,通过减少的UDE声音地平线。我们的研究结果表明,在一个宇宙与UDE,将需要一个多示踪剂分析,以检测相对论效应的大尺度结构。根据多示踪剂分析,各种相对论效应具有区分不同重力模型的潜力。此外,虽然多普勒效应在所有时期都将保持显著,并且因此不能被忽略,但是积分的Sachs-Wolfe、时间延迟和势(差)效应分别将仅在z=3附近和更远的时期变得显著,并且可以在后期时期被忽略。同样,多普勒效应本身可以作为大尺度结构或引力模型的有效宇宙学探测器,在角功率谱中--在所有z上。
2019-12-21 astro-ph.CO gr-qc
Consistency relations for large-scale structure in modified gravity and the matter bispectrum
我们研究了传播单个标量自由度的最一般标量-张量理论中的大尺度结构的微扰理论,其中包括Horndeski理论和超越。我们利用暗能量的有效场论对参数空间进行建模。对于Horndeski理论,引力场和流体方程在坐标和场的时间相关变换的组合下是不变的。这种对称性使得我们可以构建一种物理绝热模式,将微扰理论的内核固定在压缩极限,并确保最初在广义相对论中推导出的大尺度结构的著名相容性关系在修正引力中也成立。相反,对于Horndeski以外的理论,人们通常不能构造这样的绝热模式。这使得微扰理论的核在压缩极限下发生了修正,从而使得对大尺度结构的相容关系不再成立。然而,我们表明,压缩极限的修改只依赖于线性理论。我们通过计算物质双谱来研究这种违反的观测后果。在压缩极限下,当考虑不同示踪剂之间的互相关时,预期效果最大。此外,个别贡献的1-loop物质功率谱不取消在红外限制的动量积分,修改非线性尺度上的功率谱。
2020-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stable Islands of Weak Gravity
University of Edinburgh(爱丁堡大学)
本文提出了一种生成弱引力模型的方法,通过动态有效普朗克质量设计,发现Horndeski理论中存在广泛弱引力稳定岛。
2026-02-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Theoretical priors in scalar-tensor cosmologies: Shift-symmetric Horndeski models
试图约束晚时间加速膨胀的理论,往往假设广泛的先验参数在其唯象描述。聚焦于具有标准引力波速度的位移对称标量张量理论,我们展示了如何更仔细地分析它们的动力学演化导致更窄的先验。在这样做的时候,我们提出了一个简单而准确的参数化这些理论,捕捉红移依赖的状态方程,$w(z)$,和动力学编织参数,$α_{\rm B}(z)$,只有两个参数,并推导出它们的统计分布(a.k.a.理论上的先验),符合基本模型的宇宙学。我们已经考虑了两个版本的位移对称模型,一个是暗能量的能量密度仅由标量场给出,另一个是它也有来自宇宙学常数的贡献。通过包括当前的数据,我们展示了如何理论先验可以用来提高约束的数量级。此外,我们表明,没有宇宙学常数的位移对称理论是观测上可行的。我们的工作四阶的标量的一阶导数的行动和我们的结果表明,这种截断是一个很好的近似更一般的移位对称理论。这项工作建立了唯象参数化和拉格朗日理论之间的联系,这是测试宇宙引力和宇宙加速度的两种主要方法。
2021-10-27 astro-ph.CO gr-qc
Observational signatures of anisotropic inflationary models
我们研究了两类各向异性暴胀模型的观测特征,其中暴胀子场耦合到(i)矢量动力学项F_{mu nu} F^{mu nu}和(ii)两种形式的动力学项H_{mu nu lambda} H^{mu nu lambda}.我们计算了各向异性源对引力波功率谱的修正以及标量和张量扰动之间的两点互相关。各向异性参数g * 的符号随矢量模型和两种形式模型的不同而不同,但统计各向异性通常导致两种模型中张量-标量比r和较小的标量谱指数ns被抑制。根据最近提出的n_s和r的Planck界,我们对几种不同的暴胀子势,如在各向异性相互作用存在下的混沌暴胀和自然暴胀中的暴胀子势,进行了观测约束.在两种形式的模型中,我们还发现标量和张量扰动之间没有互相关,而在矢量模型中互相关并不消失。对于相同的阶数,双形式模型中标量非高斯性的非线性估计量f_{NL}通常小于向量模型中的非线性估计量。|g_*| 因此,前者比后者更容易与非高斯性的观测界相容。
2013-12-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Selected topics in scalar-tensor theories and beyond
标量场在物理学基础理论的发展中起着重要的作用,在物理学的其他分支如引力和宇宙学中也是如此。在很长一段时间里,这些粒子一直没有被发现,直到2012年,希格斯玻色子才首次被观察到。从那时起,广义相对论的替代品,如Brans-Dicke理论,引力的标量张量理论及其高阶导数推广-统称为Horndeski理论-重新引起了人们的兴趣。在本综述中,我们讨论了几个选定的主题,这些理论,主要是从理论的角度,但适当提到的观测方面。在本次审查所涵盖的主题中,我们特别注意以下方面:1)基于Brans-Dicke、标量张量和Horndeski理论的宇宙学模型的渐进动力学,2)暴胀模型、扩展精髓和伽利略,重点是因果关系和稳定性问题,3)变色龙和Vainshtein屏蔽机制,可能允许难以捉摸的标量场逃避太阳系实验所暗示的严格观测约束,4)共形标架难题,并简要讨论了非形式变换; 5)Weyl对称性和标度不变性在引力理论中的作用。审查的对象既包括这方面的专家,也包括非专家,包括研究生。
2019-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark Matter and Dark Energy Interactions: Theoretical Challenges, Cosmological Implications and Observational Signatures
暗物质和暗能量相互作用的模型已经被提出来解决巧合问题。我们回顾的动机需要引入这样的相互作用,它的背景动力学的影响,以及它如何修改的线性扰动的演变。我们使用最新的观测数据来测试模型,我们发现这种相互作用与当前的天文学和宇宙学数据是兼容的。最后,我们描述了即将到来的数据集,从当前和未来的设施,正在建设或设计,将允许更清楚地了解暗区的物理。
2016-04-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining modified gravity from tidal phenomena in binary stars
在超越霍恩代斯基的引力理论中,范施泰因屏蔽机制在恒星物体内部可能只部分有效。这导致了恒星内部压力平衡方程的修改,在各向同性系统中通常由单个参数($Υ$)表征。我们将展示如何约束这种理论的修改重力,利用潮汐效应。我们研究这样的影响,在激变变星双星和数值上获得的捐助者恒星的临界质量的限制,低于它,他们潮汐中断,通过建模超越Horndeski理论。这是对比与捐助者的群众,使用现有的观测数据,通过蒙特卡罗误差级数法获得的值。两者的最佳拟合方案在我们考虑的理论中产生了一个参数约束,在所使用的近似值内。这里,我们获得允许范围$ 0 \le Υ\le 0.47 $。
2020-06-02 astro-ph.SR gr-qc hep-th
Dark energy beyond quintessence: Constraints from the swampland
弦论沼泽地提出,对于具有精确(亚稳态)德西特真空的有效场论,不存在UV完备性,因此如果认真对待这个猜想,就排除了标准的$Λ$ CDM宇宙学。沼泽地的标准也被证明是在尖锐的紧张局势与精华模型在当前和即将到来的观测范围。作为一个合乎逻辑的下一步,我们在低能量有效拉格朗日函数中引入高阶导数自相互作用,并表明对于一些特定的模型,可以满足观测约束以及沼泽地准则。特别是,三次Galileon项,在指数潜力的存在下,检查证明部分Horndeski参数空间生存的沼泽地,并导致可行的宇宙学历史。
2019-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational Signatures of Gravitational Couplings in DBI Inflation
在标量-张量理论中,标量场一般与引力非平凡地耦合。研究了具有非最小耦合暴胀子和Dirac-Born-Infeld(DBI)动力学项的暴胀模型的可观测性质。在我们的蒙特卡罗模拟的先验假设,我们发现这些模型可以产生新的有趣的可观察的签名。我们的讨论集中在弦论启发的相对论D膜暴胀的唯象模型。虽然成功的弦论建设的紫外DBI膜膨胀仍然难以捉摸,我们表明,在适当的区域的参数空间,它是可能的,使用宇宙学观测探测的非最小耦合。幸运的是,观测上最有希望的参数范围包括模型,该模型在与WMAP 5年数据一致的范围内产生中间水平的非高斯性,并受到普朗克卫星的进一步限制。
2010-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational Signatures of Quantum Gravity in Interferometers
我们考虑的不确定性的干涉仪的臂长由于度量波动的量子引力的性质,提出了一个具体的微观模型的能量波动的全息自由度的表面上的因果连接的时空区域的边界。在我们的模型中,波动纵向光束方向积累在红外和功能强大的长距离相关的横向方向。这就产生了一个可以在引力波干涉仪中观察到的信号。我们将计算中的位置不确定原理与特胡夫特引力S矩阵联系起来。
2021-10-21 gr-qc hep-ph hep-th
Gravitational wave signatures from dark sector interactions
我们证明了由广义相对论性黑洞的微扰产生的引力波可以被看作是暗扇形相互作用存在的直接探测。在Horndeski理论和线性微扰的框架内工作,我们表明,暗扇区相互作用有效地减少到一个相互作用电荷,影响标量和张量波形。此外,我们表明,总的暗物质领域,包括暗扇区相互作用的影响,满足守恒方程体现的等效原理。利用这一认识建立了Schwarzschild-(anti)de Sitter黑洞的Regge-Wheeler方程以及耦合Zerilli和标量波动方程。然后,我们提出了数值积分的耦合偶宇称波方程的情况下,一个暗物质粒子下降到史瓦西黑洞。
2021-07-05 astro-ph.CO gr-qc
New class of naked singularities and their observational signatures
通过在类空超曲面上施加适当的连接条件,我们得到了一类由引力坍缩产生的双参数静态组态。这是一类新的裸奇点。我们表明,这些承认通过一个双流体模型,其中之一可能是灰尘的一致描述。然后,我们研究透镜和吸积盘的性质,我们的解决方案,并指出可能的差异与黑洞的情况。我们的解决方案的显着特点相比,现有的裸奇点的解决方案在文献中进行了讨论。
2020-02-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Searching for Cosmic Strings in New Observational Windows
宇宙弦在粒子物理学的标准模型之外的许多模型中都有预测。在承认弦的模型中,早期宇宙的相变中必然会形成一个弦网络,并将持续到现在。弦在宇宙学中留下了独特的特征。在新的观测窗口中寻找这些特征提供了一种在高能尺度上约束粒子物理的方法,因此是对在低能端(例如在LHC)寻找新物理的补充。具体来说,我将讨论在宇宙微波背景极化图和21厘米红移巡天中宇宙弦的特征。
2013-01-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational signatures from horizonless black shells imitating rotating black holes
在arXiv:1705.10172中,有人提出弦论用具有AdS内部的无水平薄壳层取代史瓦西黑洞。在本文中,我们将分析扩展到缓慢旋转的黑洞,解决以色列-Lanczos-Sen结条件的旋转壳组成的弦物质,以确定度规。在壳层之外,我们发现了一个不同于克尔的真空解,它的四极矩大了32%。我们讨论了观测结果,并探讨了区分黑壳和黑洞的可能性。有希望的方法包括使用事件视界望远镜对银河系中心的黑洞进行成像,对中心黑洞附近轨道上的恒星进行精确测量,以及未来使用空间引力波天文台LISA对碰撞的超大质量黑洞进行观测。
2018-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Observational Future of Cosmological Scalar-Tensor Theories
下一代的巡天将大大提高我们对宇宙引力的认识。在本文中,我们专注于如何第四阶段光度红移调查,包括弱透镜和多示踪剂的物质分布和无线电实验结合测量的宇宙微波背景将导致精确的限制偏离广义相对论。我们使用一个广泛的Horndeski标量张量理论的子类来预测的准确性,我们将能够确定这些偏差和它们的退化与其他宇宙学参数。我们的分析包括相对论效应,不依赖于准静态演化,并对小尺度上的屏蔽效应做了保守的假设。我们定义了一个宇宙学引力测试的品质因数,并展示了如何结合不同类型的调查,探测不同的长度尺度和红移,可以用来确定引力物理的约束,以优于百分之几,大约一个数量级优于目前的探测。未来的宇宙学实验将能够将Brans-Dicke参数限制在与太阳系和天体物理学测试相当的水平上
2020-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
High Redshift Gamma-Ray Bursts: Observational Signatures of Superconducting Cosmic Strings?
高红移的伽马射线暴(GRB),GRB 080913和090423,挑战传统的GRB祖先模型的短持续时间,典型的短GRB,和他们的高能量释放,典型的长GRB。同时,从高红移伽玛暴中推断出的伽玛暴速率也明显超过了普通恒星形成历史的巨星模型的预测。我们表明,所有这些矛盾可以自然地消除,如果我们归因于一些高红移伽玛暴的超导宇宙弦的电磁爆发。高红移伽玛暴可能成为检验超导宇宙弦模型的一种合理方法,因为宇宙弦爆发的事件率随着红移的增加而迅速增加,而伽玛暴的事件率则下降。
2010-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Spherical collapse in DHOST theories and EFT of dark energy
该研究结合暗能量有效场论方法,利用超越Horndeski的DHOST理论球对称坍缩模型,探究EFT参数对大尺度结构形成的影响,确定参数约束空间并分析其对坍缩时间等的作用及观测意义。
2025-04-17 astro-ph.CO gr-qc
Sudden Future Singularities and their observational signatures in Modified Gravity
本文通过对标量场势为$V(ϕ)\sim \vert ϕ\vert^n$(其中$0<n<1$和理想流体)的经典模型中的标度因子和接近奇点的标量场进行适当的广义展开,从数值和解析两方面证明了广义突发未来奇点(GSFS)的存在性.这种广义的分析包括线性和二次项,这些项在奇点附近占主导地位,在估计哈勃参数和标量场能量密度时不能忽略;因此,它们对于分析这种奇点的观测特征非常重要。我们推导出解析表达式的权力(强度)的奇异性的权力$n$的标量场潜力。然后,我们将分析扩展到具有相同标量场势的标量张量精粹模型的情况下,在一个完美的流体,并表明,在这种情况下,一个突然的未来奇点(SFS)发生。我们推导出解析和数值的奇异性的强度的权力$n$的标量场潜力。
2018-03-07 gr-qc hep-ph hep-th
Constraints on a scalar-tensor model with Gauss-Bonnet coupling from SN Ia and BAO observations
在目前的工作中,观测的后果的一个子类的Horndeski理论进行了调查。在这个理论中,一个标量场(快子场)通过标量场的任意函数与Gauss-Bonnet不变量非极小耦合。通过考虑一个空间平坦的FRW宇宙,利用Ia型超新星观测数据和重子声学振荡测量数据的联合分析,对模型的自由参数进行了约束.从这些数据集获得的最佳拟合值,然后用于重建状态方程的标量场参数。结果显示了状态方程的幻影、精粹和幻影分界线交叉行为以及模型的宇宙学可行性。
2018-07-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On observational signatures of multi-fractional theory
本文研究了时间方向多重分数化测度的 $q$ 导数理论,发现该模型不仅无法缓解观测张力,且与现有观测数据对比未表现出偏离宇宙学标准模型的显著特征。
2023-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A note on observational signatures in superluminal unified dark matter models
我们探讨了暗物质和暗能量被单一流体或单一$k$ -类本质标量场模拟的可能性。所谓的Chaobergin气体统一暗物质模型通过加入重子分量可以再现观测到的物质功率谱。有人认为,重子涨落的演化特别适合于“超光速”的情况,即查伯金气体的声速在后期超过光速,以及声速小到可以忽略的模型。在本文中,我们计算积分Sachs-Wolfe信号的Chaubergin气体模型,专注于超光速的情况下,还没有被调查之前,因为过早的理解因果关系。结果表明,超光速模型导致了积分萨克斯-沃尔夫效应的大幅度增强,这与CMB测量结果不一致。
2010-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational signatures of holographic models of inflation
我们讨论了最近提出的全息模型的暴胀现象,在非常早期的宇宙是非几何的,并描述了一个双三维量子场论(QFT)。我们分析了由一类特定的对偶QFT确定的模型,并证明了它们具有以下普适性质:(i)它们具有一个近似标度不变的小振幅原始涨落谱,(ii)标量谱指数为alpha_s = -(n_s-1),(iii)原始标量扰动的三点函数具有精确的可因子分解的等边形式,f_nl^eq=5/36.这些属性与细节无关(例如字段内容、交互强度等)。在我们分析的理论类中的对偶QFT。张量与标量之比由对偶QFT的场含量决定,不满足慢卷一致性关系。普朗克卫星的观测应该能够证实或排除这些模型。
2010-10-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational Signature of High Spin at the Event Horizon Telescope
我们分析计算观测出现的各向同性发射点源的圆形,赤道轨道附近的地平线上的一个快速旋转的黑洞。主图像在垂直线段上移动,与无自旋情况下的主要水平运动形成对比。二次图像也在垂直线上,显示出丰富的焦散结构。如果被探测到,这种独特的特征可以作为自然界中高自旋黑洞的“吸烟枪”。
2018-04-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
An observational signature for extremal black holes
University of Rhode Island(罗德岛大学);University of Massachusetts Dartmouth(马萨诸塞大学达特茅斯分校);University of Toronto(多伦多大学)
本文通过分析Reissner–Nordström族和Kerr族的标量扰动,推导辐射场特征表达式并数值验证,发现振幅仅在极端情形下被激发,从而识别出极端黑洞的观测特征,并证明其源于极端视界不稳定性且大小等于守恒视界荷。
2025-11-07 gr-qc hep-th math-ph
Snowmass 2021 White Paper: Observational Signatures of Quantum Gravity
这篇简短的评论旨在作为一个学术讨论会级别的总结,为2021年的斯诺马斯进程,在量子引力的红外观测的最新理论结果。我们依靠简单的物理参数,最明显的是随机游走的直觉,以显示如何在紫外线(在普朗克长度$\ell_p \approx 10^{-35} \mbox{ m}$)的量子引力的影响可能会整合到红外线时,大测量长度尺度$L$进入可观察的。光片视界的量子不确定性会引起$δL^2 \simeq \ell_p L/4 π$大小的累积效应。我们讨论了如何从更正式的计算,如从AdS/CFT,从爱因斯坦-希尔伯特作用量的降维到量子引力,从真空能量波动产生的多个引力冲击波,以及从一个有效的描述重力作为一种流体的随机行走直觉掉出来。我们概述了测量这种效果的实验前景,一个简单的迈克耳孙干涉仪利用许多引力波天文台开发的工具。
2022-05-03 gr-qc hep-ph hep-th
Observational signatures of dark energy produced in an ancestor vacuum: Forecast for galaxy surveys
我们研究了[1]中提出的暗能量模型的观测结果(Aoki等人,Phys.Rev. D97(2018)no.4,043517)。我们假设我们的宇宙是由气泡成核产生的,并考虑超轻标量场的量子涨落。在原始真空(形成气泡的德西特空间)中产生的波动的残余效应被解释为暗能量。它的状态方程参数w(z)有一个特征形式,在未来接近-1,而在过去接近-1/3。我们的模型的一个新的特点是,暗能量有效地增加了哈勃参数的演化中的负空间曲率的大小,虽然它不会改变角直径距离的定义。我们进行Fisher分析,并预测我们的模型从未来的星系调查平方公里阵列和欧几里得的约束。由于暗能量和空间曲率之间的简并性,单独的星系巡天只能确定这些参数的乐观选择,但与其他独立的观测,如CMB相结合,将大大提高确定它们的机会。
2018-07-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational Signatures of Highly Magnified Gravitational Waves from Compact Binary Coalescence
针对致密双天体并合引力波透镜效应现象学研究空白,探索高放大引力波观测特征,发现其对建模鲁棒、无需电磁观测即可确证透镜效应,衍射会限制最大放大率并产生探测器可观测波形特征,当前设备可探测并用于研究高红移宇宙。
2025-04-15 astro-ph.CO gr-qc